康家滩煤矿88201综采工作面瓦斯涌出

任占昌

康家滩煤矿是神华集团神东公司所属的大型出口煤基地之一，生产能力8Mt/a，矿井现有一个综采面和三个连采掘进面。目前，88201综采面的生产能力为7Mt/a左右，属高产高效工作面。煤层瓦斯含量为1.91m3/t，但由于综合机械化程度高，开采强度大，产量集中，采面生产过程中，瓦斯涌出量较大，经常造成下隅角和回风瓦斯超限。因而，在88201综采面的回采过程中，我们对其瓦斯涌出规律及来源进行了分析，并有针对性地采取了各种防治措施，从而保证了88201综采工作面的正常回采。

1、试验工作面概况
88201综采工作面位于康家滩矿井田中北部的二采区，工作面走向长2830m，推进长度2667m，倾斜长240m，所采煤层为8#煤层，煤层平均厚度为5.36m，设计采高3.5m，容重1.47t/m3，可采储量3.2932Mt。工作面月生产能力为66万吨。
工作面所开采的8#煤层总体为简单型的宽缓背斜构造，北翼走向5o～15o，倾角2o～3o，轴部煤层走向0o，倾角4o，南翼走向170o～185o，倾角5o～6o，回风顺槽有四条小断层，胶带辅助运输顺槽有三条小断层，开切眼以南800m范围内有二组大型裂隙带。
工作面原设计为下辅运顺槽和胶运顺槽进风，上巷单独回风，后考虑到工作面单巷回风难以解决工作面回风隅角及回风巷瓦斯超限问题，于是改为下行通风方式，即工作面上辅运顺槽和胶运顺槽进风，下辅运顺槽回风，构成两进一回通风系统。其工作面布置及通风方式如图1所示。
2、综采工作面瓦斯涌出规律及来源分析
88201综采工作面自6月8日开始生产以来，受顶板初次来压、周期来压、采空区面积、地质构造等因素的影响，工作面瓦斯绝对涌出量随着回采距离的增加呈明显上升趋势。由图2可以看出，随着88201工作面的回采推进，工作面绝对瓦斯涌出量由5m3/min一直上升到目前的45～48m3/min；工作面采场瓦斯涌出量基本维持在5～10m3/min之间；而采空区的瓦斯涌出量最高时可达30m3/min。另外，由图2可以看出，瓦斯涌出曲线中出现了几个波动性较大的峰值，经调查分析，工作面每推进120米左右，采空区老顶来压跨落，联巷密闭压裂压坏，造成采空区瓦斯集中涌出，尤其是从尾排联巷涌出的瓦斯量都在10m3/min左右。
88201综采工作面采空区瓦斯涌出基本规律如下：
（1）随着采空区面积的扩大，采空区瓦斯涌出也逐渐增大，并随着老顶周期性来压冒落，采空区瓦斯也周期性大量涌出，并呈上升趋势，但增加到一定值时，在开采条件基本不变的条件下，采空区瓦斯涌出趋于缓和。
（2）88201工作面瓦斯涌出90%来源于本煤层，其中60%来源于采空区，20%来源于工作面割煤及运输过程，20%来源于巷道煤壁、浮煤涌出和边界进风带来的瓦斯。
（3）采空区瓦斯涌出的大幅度增加是造成综采工作面回风及尾巷瓦斯超限的主要原因。主要涌出点为尾排联巷及其滞后的两、三个联巷。

3、88201综采工作面瓦斯防治措施及效果
通过上面的分析，可知88201工作面的瓦斯主要来源于采空区，所以采取的主要措施就是减少采空区瓦斯涌出或者改变采空区瓦斯涌出的地点。
(1) 利用“尾排”联巷，降低回风隅角瓦斯 浓度。
由于工作面的下隅角经常处于超限状态，严重地制约了工作面高产高效安全生产。为了保证回采工作面的安全高效生产，结合88201工作面的实际情况，采取辅运顺槽与胶运顺槽之间的联络巷密闭滞后采面一个联巷，形成一段“尾巷”，以解决下隅角瓦斯超限问题。通过采取”尾巷”排瓦斯的措施，从而使下隅角的瓦斯浓度控制在1.0％以下，有效地解决了工作面下隅角瓦斯超限问题。
(2) 贯通边界尾巷
虽然”尾排”联巷有效地解决了回风隅角瓦斯超限问题，但是还是存在”尾巷”后部瓦斯积聚及”尾排联巷”出口周边及回风瓦斯超限问题。即使采用了用局扇吹的办法，但是效果不太明显。为了解决辅运顺槽 后部瓦斯积聚及回风瓦斯超限问题，采取了贯通边界尾巷的措施，边界尾巷贯通后，配风量在1600m3/min左右，这一措施有效地解决了“尾巷”后部的瓦斯积聚。但由于下辅运顺槽顶板下沉、片帮严重，为加强支护而使巷道有效通风断面减少导致尾巷配风量减少到不足1000m3/min，再加上边界进风的瓦斯浓度在0.8～0.9％，所以有效风量较少，未能彻底解决”尾排联巷”出口周边及回风瓦斯超限的问题。尾巷贯通后88201综采工作面通风系统如图3所示。
(3) 实施瓦斯抽放
<1>采空区抽放
针对88201工作面的瓦斯涌出主要来源于采空区，所以采取了采空区瓦斯抽放这一治本的措施。采空区瓦斯抽放主要采取在联巷内密闭埋管（埋φ250的PE管）抽放方法，抽放泵采用抚顺分院生产的YD-Ⅵ型移动泵（最大抽放量为40m3/min），共三台运转，一台备用，目前瓦斯抽放浓度为10～27％，平均为14％；抽放纯量为8～15m3/min,平均为10m3/min。这一措施的实施取得了明显的效果，使工作面回风的瓦斯浓度降低了0.2～0.3％。实施采空区瓦斯抽放以来工作面中部及下隅角从未出现过瓦斯超限现象。
<2>本煤层预抽
由于康家滩煤矿及邻近矿井均未对8#煤层进行过本煤层预抽，8#煤层透气性系数为2.3—4.7m2/Mpa2d，属可以抽放煤层，因此我们在88201工作面回撤通道沿煤层布置了40个平行钻孔，孔距5米，孔深100m，孔径75mm，对本煤层进行瓦斯预抽，预抽目的一是通过预抽降低回撤通道附近煤层瓦斯含量，以保证工作面安全回撤，二是为了试验本煤层预抽效果。通过对4#、9#、10#预抽钻孔的各参数观测分析，得出8#煤层瓦斯自然涌出量特征见下表：
8#煤层瓦斯自然涌出量特征计算结果表 表1
衡量本煤层瓦斯抽放可行性的指标主要有三个：煤层的透气性、钻孔瓦斯流量衰减系数、百米钻孔瓦斯极限涌出量，根据上述指标将煤层预抽瓦斯难易程度分类如下表：
煤层预抽瓦斯难易程度分类表 表2 由表1与表2对比可知：8#煤层从钻孔流量衰减系数及煤层透气性系数来判定为可以抽放煤层，而从百米钻孔瓦斯极限抽放量来看属较难抽放煤层，综上所述康家滩煤矿8#煤层介于可以抽放与较难抽放之间。另从钻孔不同时间内瓦斯涌出总量及所占比例表（见附表3）可以看出，钻孔抽放6个月后就几乎枯竭，如果按预抽6个月的时间来考虑，百米钻孔单孔平均抽放量为561m3，则工作面累计抽放量为：
Q=40×561=22440 m3
工作面吨煤瓦斯抽放量q为：q=22440/（100×240×6.68×1.47）=0.095 m3/t
工作面抽放率为：η=0.095/1.91×100=5%
从上面的计算结果看出8#煤层预抽6个月的抽放率仅为5%，所以初步判断8#煤层预抽效果不是很好，属较难抽放煤层，要想取得好的抽放效果必须改变钻孔布置方式或采取一定的本煤层强化抽放措施。
(4) 加强巷道支护及联巷密闭
实践证明，采空区侧联巷支护强度不够，采空区老顶来压跨落，易使联巷密闭压裂压坏，导致采空区瓦斯集中涌出，从而造成了工作面回风瓦斯严重超限。针对这一问题我们一方面采取加强巷道及联巷的超前补强支护（打木垛及锚索、挂网联合支护），另一方面采用山东兖州浩珂伟博公司生产的具有良好机械抗压性的新型高分子材料罗克休对采空区侧联巷进行封闭；因该产品具有高膨胀率，中空充填时用量少，泡沫反应迅速，有很好的抗压能力，经得起岩层的运动，不蔓延火焰，火焰烧灼后不变形等特点;从而保证了联巷密闭的质量，不仅减少了采空区的瓦斯涌出，而且也提高了瓦斯抽放浓度，有效地减少了采空区瓦斯溢出，降低了工作面回风瓦斯浓度。

4结语
采取了上述各种瓦斯防治措施后，使88201综采工作面的采场内、下隅角及回风巷的瓦斯浓度都控制在1.0％以下，从而保证了综采工作面的正常回采，每天的产量维持在25000T左右。
（1） 通过对88201工作面的瓦斯涌出资料统计分析，可知采空区瓦斯涌出是造成综采工作面回风及尾巷瓦斯超限的主要原因，治理瓦斯必须首先找到瓦斯涌出源,做到分源治理，才能取得较好的防治效果。
（2）高产高效综采工作面的瓦斯治理要采用综合防治措施，必须以通风系统解决为前提，以瓦斯抽放为主要手段，以现场管理为重点，采掘巷道设计要充分考虑瓦斯治理，技术管理要超前服务于现场管理，形成全员、全方位、全过程瓦斯治理格局，才能保证矿井安全高效生产。
（3）总结阳泉煤业集团瓦斯治理经验，综采工作面瓦斯治理要根据煤层瓦斯含量大小，采用内错、外错或内外错尾巷加抽放（煤层预抽、采空区抽放）是解决高产高效工作面瓦斯超限的一种切实可行的措施。附表3：康家滩煤矿8#煤层不同时间内百米钻孔瓦斯涌出总量及所占比例表
作者简介：任占昌，助理工程师，一九九二年毕业于内蒙古煤炭工业学校通风与安全专业班，毕业后一直从事矿井“一通三防”管理工作，曾任康家滩煤矿通风科长，现在神东公司通风救护处。